厌氧发酵技术处理餐厨垃圾产沼气的研究

发布时间：2021-10-10 11:43

　　随着全球人口的增长，餐厨垃圾的排放量逐渐增大，大量的餐厨垃圾一方面给世界各国带来了严重的环境污染，另一方面导致了大量生物质能的浪费。传统的餐厨垃圾处理方法（如焚烧、填埋等）虽然能将餐厨垃圾处理，但会产生二次污染，不利于环境保护。作为一种绿色环保的处理工艺，厌氧发酵技术不但可以通过微生物将餐厨垃圾降解，还可以回收餐厨垃圾中的生物质能并将其转化为能源气体——甲烷。本文进行了厌氧发酵技术处理餐厨垃圾产沼气的研究，在优化小试发酵的基础上进行了中试水平的实验；采用了餐厨垃圾固液分离双发酵工艺，克服了高浓度盐分和油脂对厌氧发酵的抑制；将餐厨垃圾与牛粪进行混合发酵，使原料中的营养元素更为均衡，提高了厌氧发酵效率。主要工作如下：1、由于批式发酵对餐厨垃圾的处理能力较低，本文在批式发酵的基础上，重点考察了序批式厌氧发酵，优化了序批式发酵的操作条件，并建立了序批式发酵过程中一个周期内的甲烷产气模型。批式发酵结果表明，厌氧发酵最佳的总固体（TS）浓度为5.6%，对应的沼气产率可达888mL/g-VS。序批式发酵的最佳进料负荷和保留时间分别为8g-VS/L和2d，对应的甲烷产率和化学需氧量（COD）去除率分别... 

【文章来源】：北京化工大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：134 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 餐厨垃圾特征和排放处理
        1.1.1 餐厨垃圾特征
        1.1.2 餐厨垃圾排放量
        1.1.3 国内外餐厨垃圾排放状况
            1.1.3.1 国外现状
            1.1.3.2 国内现状
    1.2 厌氧发酵技术
        1.2.1 厌氧发酵原理
        1.2.2 影响厌氧发酵的因素
            1.2.2.1 有机负荷
            1.2.2.2 C/N 比
            1.2.2.3 金属元素
            1.2.2.4 氨氮和挥发性脂肪酸
            1.2.2.5 长链脂肪酸
            1.2.2.6 pH
            1.2.2.7 温度
        1.2.3 厌氧发酵工艺
            1.2.3.1 单相工艺
            1.2.3.2 双相工艺
        1.2.4 混合发酵和预处理技术
            1.2.4.1 原料混合的原理
            1.2.4.2 混合发酵
            1.2.4.3 预处理技术
        1.2.5 计算流体动力学（CFD）模拟
    1.3 研究目的和研究内容
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究内容
第二章 厌氧发酵性能的实验研究
    2.1 实验材料与方法
        2.1.1 实验材料
            2.1.1.1 餐厨垃圾
            2.1.1.2 接种物
            2.1.1.3 药品
        2.1.2 实验方法
            2.1.2.1 仪器
            2.1.2.2 实验装置
            2.1.2.3 批式发酵
            2.1.2.4 序批式发酵
            2.1.2.5 单一底物发酵
            2.1.2.6 混合组分发酵
        2.1.3 分析方法
            2.1.3.1 TS 和 VS 测定
            2.1.3.2 COD 测定
            2.1.3.3 总有机氮和氨氮的测定
            2.1.3.4 淀粉和脂肪的测定
            2.1.3.5 废水中总硫测定
            2.1.3.6 总磷的测定
            2.1.3.7 挥发性脂肪酸的测定
            2.1.3.8 沼气成分测定
    2.2 实验结果与讨论
        2.2.1 批式发酵实验
            2.2.1.1 沼气产量
            2.2.1.2 VFA 和 pH
            2.2.1.3 COD
        2.2.2 序批式发酵实验
            2.2.2.1 甲烷产率
            2.2.2.2 VFA 和 COD
        2.2.3 发酵周期内的参数变化
            2.2.3.1 整个发酵过程甲烷和沼气产率
            2.2.3.2 一个发酵周期内的参数变化
        2.2.4 单一底物发酵实验
            2.2.4.1 淀粉单独发酵
            2.2.4.2 蛋白质单独发酵
            2.2.4.3 脂肪单独发酵
        2.2.5 混合组分发酵
            2.2.5.1 淀粉、蛋白质和脂肪混合发酵
            2.2.5.2 淀粉和蛋白质混合发酵
    2.3 本章小结
第三章 固液两相发酵性能的研究
    3.1 实验材料与实验方法
        3.1.1 餐厨垃圾
        3.1.2 实验方法
            3.1.2.1 固液分离双相发酵（ADSL）与单相发酵（RFW）工艺流程
            3.1.2.2 批式发酵实验
            3.1.2.3 序批式发酵实验
            3.1.2.4 实验装置
        3.1.3 分析方法
    3.2 实验结果与讨论
        3.2.1 物料特征
        3.2.2 批式发酵实验
        3.2.3 序批式发酵实验
            3.2.3.1 最佳操作条件
            3.2.3.2 固液分离双相发酵（ADSL）和单相（RFW）系统对比
            3.2.3.3 VFA 和氨氮对厌氧发酵的影响
    3.3 本章小结
第四章 餐厨垃圾与牛粪混合发酵
    4.1 实验材料与方法
        4.1.1 牛粪和秸秆
        4.1.2 实验装置和分析方法
        4.1.3 牛粪、秸秆单独发酵
        4.1.4 批式混合发酵
        4.1.5 高负荷下餐厨垃圾与牛粪混合发酵
        4.1.6 序批式混合发酵
    4.2 结果和讨论
        4.2.1 混合物的选择
        4.2.2 餐厨垃圾和牛粪的特征
        4.2.3 批式混合发酵
        4.2.4 混合体系的缓冲能力
        4.2.5 序批式混合发酵
            4.2.5.1 混合发酵的最佳条件
            4.2.5.2 挥发性脂肪酸（VFA）和氨氮对混合体系的影响
            4.2.5.3 发酵液特征
    4.3 本章小结
第五章 厌氧发酵过程放大及中试实验
    5.1 实验材料与方法
        5.1.1 实验材料
            5.1.1.1 餐厨垃圾
            5.1.1.2 实验药品
        5.1.2 实验方法
            5.1.2.1 20 L 发酵罐
            5.1.2.2 30 L 发酵罐
            5.1.2.3 300 L 发酵罐
        5.1.3 分析方法
    5.2 实验结果和讨论
        5.2.1 20 L 发酵罐发酵实验
            5.2.1.1 污泥的驯化
            5.2.1.2 序批式发酵
        5.2.2 30 L 发酵罐厌氧发酵实验
            5.2.2.1 进料负荷对厌氧发酵的影响
            5.2.2.2 进料时间对厌氧发酵的影响
            5.2.2.3 转速对厌氧发酵的影响
        5.2.3 300 L 发酵罐厌氧发酵实验
            5.2.3.1 污泥的驯化
            5.2.3.2 颗粒污泥的形成
            5.2.3.3 序批式厌氧发酵
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
作者和导师简介
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]餐厨垃圾处理与资源化技术进展[J]. 陈锷,顾向阳.  环境研究与监测. 2012(03)
[2]发达国家餐厨垃圾回收利用经验及借鉴[J]. 李湘洲.  再生资源与循环经济. 2012(08)
[3]中国餐厨垃圾处理的现状、问题和对策[J]. 胡新军,张敏,余俊锋,张古忍.  生态学报. 2012(14)
[4]餐厨垃圾处理技术现状与发展[J]. 伍建军,梁灿钦,林锦权.  东莞理工学院学报. 2012(03)
[5]餐厨垃圾现状及处理技术研究[J]. 张丹,张玲.  科技致富向导. 2012(12)
[6]餐厨垃圾废弃物处理技术概述[J]. 张庆芳,杨林海,周丹丹.  中国沼气. 2012(01)
[7]餐厨垃圾厌氧消化中硬脂酸钙的形成及作用[J]. 刘研萍,陈雪,朱保宁,袁海荣,周祺,夏瑜,李秀金.  环境工程学报. 2011(12)
[8]餐厨垃圾资源化处理技术[J]. 王妮娜,郑立柱.  广州环境科学. 2011(03)
[9]Effects of mixture ratio on anaerobic co-digestion with fruit and vegetable waste and food waste of China[J]. Jia Lin 1,2,Jiane Zuo 1,2,Lili Gan 1,2,Peng Li 1,2,Fenglin Liu 1,2,Kaijun Wang 1,2,Lei Chen 2,Hainan Gan 2 1.State Key Joint Laboratory of Environment Simulation and Pollution Control (SKLESPC),School of Environment,Tsinghua University,Beijing 100084,China 2.Joint R & D Center of Tsinghua University (Department of Environmental Science and Engineering) and Shandong Sifon Environmental Protection & Bio-Energy Co.,Ltd.,Beijing 100084,China.  Journal of Environmental Sciences. 2011(08)
[10]餐厨垃圾饲料化技术的同源性污染研究[J]. 徐长勇,宋薇,赵树青,刘晶昊,蒲志红.  环境卫生工程. 2011(01)



本文编号：3428312